Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. Состояние вопроса 10
Составы, свойства и применение антикоррозионных покрытий на основе жидкостекольных композиций 10
Патентные описания силикатных покрытий и методы определения коррозионной стойкости 16
Нормативные положения о защите бетона и общие
сведения об органогенной коррозии 29
Физико-химические представления о полимерсиликатных системах и связующих 33
Свойства гидролизного лигнина как микронаполнителя
и модификатора полимерсиликатных композиций 38
1.6. Научная гипотеза. Цель и задачи исследования 42
Выводы по главе 1 44
ГЛАВА 2. Материалы и методика исследования 46
2.1. Характеристика применяемых материалов 46
Компоненты связующего 46
Наполнители и модификаторы 48
2.4. Режимы определения реологических свойств
композиции; адгезии, механических, гидрофизических
и антикоррозионных свойств покрытия 50
Определение реологических свойств композиции 50
Определение адгезии покрытия к бетону 51
Определение механических свойств покрытия 53
Определение гидрофизических свойств покрытия 54
Определение антикоррозионных свойств покрытия 55
2.3. Рентгеноструктурный анализ 57
ГЛАВА 3. Свойства лигнополимер
силикатнои композиции 59
Подбор и оптимизация состава лигнополимерсиликатного Покрытия 59
Оценка достоверности результатов испытаний 61
Кинетика твердения 63
Анализ взаимодействия компонентов 63
Скорость реакции твердения 64
Влияние лигнина на вязкость композиции 65
Прочность покрытия 70
Сцепление покрытия с бетоном 71
Водопоглощение и водостойкость 77
Изучение структуры покрытия и прогнозная
оценка ее стабильности 84
3.9. Проницаемость покрытия 89
Выводы по главе 3 91
ГЛАВА 4. Технология приготовления состава антикоррозионной лигнополимерсиликатнои композиции, производственная проверка
и технико-экономическая оценка разработанной технологии 93
Технология приготовления композиции 93
Рекомендации по нанесению покрытия и опытная
проверка технологии 96
Технико-экономическая эффективность применения лигнополимерсиликатного покрытия 99
Разработка технологической инструкции по приготовлению и нанесению состава лигнополимерсиликатного покрытия для защиты
бетона от органогенной коррозии 105
Выводы по главе 4 106
Основные выводы по диссертации 108
Список литературы ПО
Приложение
Расчет коэффициентов уравнений регрессии 125
Технологическая инструкция по приготовлению состава и нанесению на бетон лигнополимерсиликатного покрытия 131
Акты производственных и лабораторных испытаний 136
Введение к работе
Актуальность темы: защита строительных материалов и конструкций от коррозии относится к числу важнейших научно-технических задач развития народного хозяйства. Наряду с коррозией в неорганических средах возрастают потери от коррозии органического происхождения - в производстве пищевых продуктов, в животноводстве, птицеводстве, при нефте- и газопереработке, в очистных сооружениях коммунального хозяйства. К этому присоединяется микробиологическое разрушение (биогенная коррозия). Потери от органо- и биокоррозии достигают 2 % стоимости средств, вложенных в строительство.
В числе материалов для защиты бетона от коррозии СНиП 2.03.11-85
«Защита строительных конструкций от коррозии» рекомендует
жидкостекольные натрийсиликатные покрытия с минеральными
кислотостойкими наполнителями. Еще более эффективны
полимерсиликатные композиции, в которых жидкое стекло модифицировано полимерами. В такие композиции можно вводить органические наполнители вместо минеральных, снижая этим самым жесткость структуры и повышая трещиностойкость покрытий. Целесообразно использовать в качестве наполнителя порошок гидролизного лигнина, обладающего водо-, био-, и кислотостойкостью, способного повышать эластичность покрытий.
Возможность использовать полимерсиликатные композиции с гидролизным лигнином для защиты бетона от органогенной коррозии легла в основу диссертационного исследования. Работа выполнялась в соответствии с межвузовскими научно-техническими программами «Строительство», «Интеграция науки и высшего образования» по теме: «Разработка полимерсиликатных систем и создание нового класса материалов на их основе», Новосибирск, НГАСУ 1996-2008 гг., научный руководитель темы доктор технических наук, профессор В.М. Хрулев .
Цель исследования: разработка составов и принципов производства эффективных полимерсиликатных покрытий с использованием гидролизного лигнина для защиты бетона от органогенной коррозии.
Задачи исследования:
изучить опыт применения силикатных покрытий для защиты бетона от коррозии, а также проанализировать составы, свойства, технологию приготовления и применения полимерсиликатных защитных покрытий;
разработать и оптимизировать состав полимерсиликатного покрытия, включающего гидролизный лигнин как полимерный микронаполнитель и модификатор жидкостекольной композиции;
определить основные технические свойства и защитный эффект лигнополимерсиликатного покрытия, изучить его структуру и ее изменения при воздействии органогенной агрессивной среды;
разработать производственную технологию приготовления и применения лигнополимерсиликатной композиции в качестве защитного покрытия по бетону, а также провести опытную проверку эксплутационных свойств разработанного материала и оценить технико-экономический эффект его применения.
Автор защищает:
результаты исследований, направленные на повышение эффективности использования полимерсиликатных композиций в антикоррозионных работах при введении в их состав гидролизного лигнина;
результаты оптимизации состава и научные принципы регулирования его технических свойств, а также экспериментальные данные о свойствах, структуре и адгезионной активности лигнополимерсиликатных покрытий;
технологические параметры приготовления и нанесения лигнополимерсиликатного покрытия, а также результаты опытной
проверки эксплутационных свойств и технологии защитного покрытия. Технико-экономические обоснования.
Научная новизна:
развиты существующие научные основы получения композиционных лигнополимерсиликатных покрытий с использованием вторичных ресурсов гидролизной промышленности, что позволит эффективно защищать бетонные конструкции и изделия, эксплуатируемые в богатой различной микрофлорой среде;
в работе впервые установлено, что введение порошка гидролизного лигнина в полимерсиликатную композицию на основе жидкого натриевого стекла и бутадиенстирольного латекса повышает антикоррозионные свойства покрытия по сравнению с типовыми защитными силикатными красками;
установлено, что содержание сернокислотных остатков в микрочастицах гидролизного лигнина способствует ускоренному твердению лигнополимерсиликатного покрытия дополнительно к действию микрокремнеземистых добавок, например аэросила;
определен интервал содержания лигнина 3,0-7,0 масс. %, при котором защитные свойства корректно сочетаются с реологическими показателями, позволяющими получать покрытия заданной толщины, обеспечивающей адгезионно-барьерный механизм защиты бетона от органогенной коррозии.
Практическое значение:
- разработан и предложен для использования в производственных условиях
состав антикоррозионного покрытия на основе лигнополимерсиликатной
композиции (патент на изобретение № 2272009 от 20.03.2006 г.),
предназначенный для защиты бетона в изделиях и конструкциях промышленных производств с агрессивной органогенной средой;
разработана технология приготовления лигнополимерсиликатного состава (патент на изобретение № 2272010 от 20.03.2006 г.), и определены условия его нанесения на бетон, подвергаемый органогенной коррозии. Применяемые компоненты позволяют регулировать консистенцию состава от вязко-текучей до мастичной, учитывая величину неровностей защищаемой поверхности. При этом сцепление состава с бетоном сохраняется на уровне 1,4-2,1 МПа, достаточном для обеспечения длительного защитного эффекта;
составлена и утверждена «Технологическая инструкция по приготовлению и нанесению на бетон лигнополимерсиликатного покрытия».
Апробация работы: результаты исследования доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета и Хакасского технического института — филиала Красноярского государственного технического университета (ныне - Филиала ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет») в 2003, 2004, 2005, 2006, 2007 гг.; на научно-технических конференциях: «Устойчивое развитие Северо-Запада России», Архангельск,
2002 г.; «Надежность и долговечность строительных материалов и
конструкций», Волгоград, 2003 г. и 2005 г.; «Проблемы строительного
комплекса России», Уфа, 2003 г. и 2004 г.; «Актуальные проблемы
градостроительства и жилищно-коммунального комплекса», Москва, 2003 г.;
«Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии», Тула,
2003 г. и 2005 г.; «Актуальные проблемы современного строительства»,
Пенза, 2005 г.; «Современные технологии в промышленности строительных
материалов и стройиндустрии», Белгород, 2005 г.; «Строительный комплекс России: наука, образование, практика», Улан-Удэ, 2006 г.
Автор признателен за практические советы, предоставление литературы, нормативных источников, а также оказание методической
помощи докт. техн. наук, проф. В.М. Хрулеву , докт. техн. наук, проф
Н.А.Машкину, докт. техн. наук, проф. Г.И. Бердову, докт. техн. наук, проф. В.Ф. Завадскому, докт. техн. наук, проф. А.Т. Пименову (Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)); докт. техн. наук, проф. Р.А. Назирову (ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», г. Красноярск); докт. техн. наук, проф. В.Г. Кулебакину (Институт химии и химической технологии СО РАН, г. Красноярск).
